(57)【要約】【課題】比較的短時間で且つ高精度の測距が可能な測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、合成光の強度を随時モニタして、そのピーク強度が最大ピーク強度と略同等となる反射点の位置情報を取得し、その位置情報に基づいて被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を測距する。従って、広範囲の強度データを取得する必要が無く、レーザ光の可干渉性を利用しながら比較的短時間で高精度な測距を行うことができる。【選択図】図１
2011070656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、
全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての測定光を被測定物の測定点で反射させ、
反射点で反射した各参照光と測定点で反射した各測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の測定点までの距離を測定する測距方法であって、
当該合成光が、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しくなる反射点の位置で最大ピーク強度をとるとともに、
前記特定の条件が、前記最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおけるその他のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射してそのとき得られる合成光の強度データが最大ピーク強度と略同等のピーク強度をとる反射点の位置情報を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点までの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項２】
異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、
全ての測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、
全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させ、さらに全ての第２測定光を被測定物の第２測定点で反射させ、
反射点で反射した各参照光と第１測定点で反射した各第１測定光と第２測定点で反射した各第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物の第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測定する測距方法であって、
当該合成光が、参照光の光路長と第１測定光の光路長とが等しくなる反射点の第１位置もしくは参照光の光路長と第２測定光の光路長とが等しくなる反射点の第２位置で最大ピーク強度をとり、
前記特定の条件が、前記最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおける第１位置及び第２位置以外の位置のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射してそのとき得られる合成光の強度データが最大ピーク強度と略同等のピーク強度をとる反射点の第１位置の第１位置情報と第２位置の第２位置情報とを記録する記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項３】
無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置を原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物の第１測定点で反射させるとともに第２測定光を第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物の厚みを算出することを特徴とする請求項２記載の測距方法。
【請求項４】
異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の測定点で反射した全ての測定光とを受光してその合成光の強度データを出力する受光部と、
当該強度データに基づいて前記位置情報取得部から位置情報を取得しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
前記特定の条件が、前記強度データにおける参照光の光路長と測定光の光路長とが等しくなる反射点の位置での最大ピーク強度を１００％としたときに強度データのその他のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
請求項１記載の記録ステップと測定ステップとを行い、予め設定されている基準点から測定点までの距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項５】
異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の第１測定点で反射した全ての第１測定光と被測定物の第２測定点で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度データを出力する受光部と、
当該強度データに基づいて前記位置情報取得部から第１位置情報と第２位置情報を取得しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
前記特定の条件が、前記強度データにおける参照光の光路長と第１測定光の光路長とが等しくなる反射点の第１位置もしくは参照光の光路長と第２測定光の光路長とが等しくなる反射点の第２位置での最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおける第１位置及び第２位置以外の位置のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
請求項２記載の記録ステップと測定ステップとを行い第１測定点と第２測定点との間の厚み方向の距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【請求項６】
異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ照射手段と、
当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部と、
当該反射部の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部と、
被測定物の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口と第２測定光を出射する第２出射口と、
反射部で反射した全ての参照光と被測定物の第１測定点で反射した全ての第１測定光と第１測定点の裏面に位置する第２測定点で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度データを出力する受光部と、
当該強度データに基づいて前記位置情報取得部から第１位置情報と第２位置情報を取得しさらに所定の演算を行う演算部と、を備え、
前記特定の条件が、前記強度データにおける参照光の光路長と第１測定光の光路長とが等しくなる反射点の第１位置もしくは参照光の光路長と第２測定光の光路長とが等しくなる反射点の第２位置での最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおける第１位置及び第２位置以外の位置のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
請求項３記載の原点取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物の厚みを測距することを特徴とするレーザ測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の干渉を用いて被測定物までの距離もしくは被測定物の測定点間の厚み方向の距離を測距する測距方法及びレーザ測距装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ光を用いたレーザ測距方法は、例えばレーザ光を参照光と測定光とに分割し、その参照光と被測定物で反射された測定光との時間差から両者の光路差を求めることで被測定物までの距離を測定する。このような参照光と測定光との時間差から測距を行う従来のレーザ測距方法では、その測距精度はレーザ光の波長レベル、即ちｎｍ（ナノメートル）オーダーには遠く及ばない。【０００３】
そこで本願発明者は下記［特許文献１］に示すように、波長の異なる複数のレーザ光を用い、さらにその光路差を変化させることでレーザ光の特徴である可干渉性を利用した高精度のレーザ測距方法及びレーザ測距装置に関する発明を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公報第２００８／０９９７８８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［特許文献１］に開示された発明により被測定物までの距離を高精度に測距することが可能となったが、［特許文献１］に開示された発明では干渉光の明暗データ（強度データ）をある程度の範囲取得してその明暗データを基に測距を行うため、明暗データの取得に比較的時間を要するという問題点があった。【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、比較的短時間で且つ高精度の測距が可能な測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
（１）異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させ、反射点で反射した各参照光と測定点で反射した各測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する測距方法であって、
当該合成光が、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しくなる反射点の位置で最大ピーク強度をとるとともに、前記特定の条件が、前記最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおけるその他のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射してそのとき得られる合成光の強度データが最大ピーク強度と略同等のピーク強度をとる反射点の位置情報を記録する記録ステップと、
当該位置情報と予め取得されている基準点の位置情報とに基づいて基準点から測定点Ｓまでの距離を算出する測定ステップと、
を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ光を参照光と測定光に分割し、全ての測定光をさらに第１測定光と第２測定光とに分割し、全ての参照光をその光路長を変化させる方向に移動可能な反射点で反射させるとともに全ての第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させ、さらに全ての第２測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させ、反射点で反射した各参照光と第１測定点で反射した各第１測定光と第２測定点で反射した各第２測定光とが合わさった合成光の強度データに基づいて被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測定する測距方法であって、
当該合成光が、参照光の光路長と第１測定光の光路長とが等しくなる反射点の第１位置Ｏ（Ｓ１）もしくは参照光の光路長と第２測定光の光路長とが等しくなる反射点の第２位置Ｏ（Ｓ２）で最大ピーク強度をとり、前記特定の条件が、前記最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおける第１位置Ｏ（Ｓ１）及び第２位置Ｏ（Ｓ２）以外の位置のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
反射点の位置を移動させながら全てのレーザ光を照射してそのとき得られる合成光の強度データが最大ピーク強度と略同等のピーク強度をとる反射点の第１位置Ｏ（Ｓ１）の第１位置情報と第２位置Ｏ（Ｓ２）の第２位置情報とを記録する記録ステップと、
第１位置情報と第２位置情報とに基づいて第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する測定ステップと、を有することを特徴とする測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）無測定物状態で第１測定光の光路長及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置Ｏを原点位置情報として記録する原点取得ステップをさらに有し、
第１測定光を被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射させるとともに第２測定光を第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射させ、
測定ステップが第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とに基づいて被測定物６の厚みｔを算出することを特徴とする上記（２）記載の測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の測定点で反射した全ての測定光とを受光してその合成光の強度データを出力する受光部１８と、当該強度データに基づいて前記位置情報取得部２４から位置情報を取得しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
前記特定の条件が、前記強度データにおける参照光の光路長と測定光の光路長とが等しくなる反射点の位置での最大ピーク強度を１００％としたときに強度データのその他のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
上記（１）記載の記録ステップと測定ステップとを行い、予め設定されている基準点から測定点Ｓまでの距離を測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ａ、５１ａを提供することにより、上記課題を解決する。
（５）異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した全ての第１測定光と被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度データを出力する受光部１８と、当該強度データに基づいて前記位置情報取得部２４から第１位置情報と第２位置情報を取得しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
前記特定の条件が、前記強度データにおける参照光の光路長と第１測定光の光路長とが等しくなる反射点の第１位置Ｏ（Ｓ１）もしくは参照光の光路長と第２測定光の光路長とが等しくなる反射点の第２位置Ｏ（Ｓ２）での最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおける第１位置Ｏ（Ｓ１）及び第２位置Ｏ（Ｓ２）以外の位置のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
上記（２）記載の記録ステップと測定ステップとを行い第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｂ、５１ｂを提供することにより、上記課題を解決する。
（６）異なる中心周波数を有し且つ特定の条件を満たす２つ乃至３つのレーザ照射手段と、当該レーザ照射手段から出射した全てのレーザ光を参照光と測定光とに分割する分割部１２と、前記参照光を反射するとともに参照光の光路長が変化する方向に移動可能な反射部１４と、当該反射部１４の反射点の位置情報を取得する位置情報取得部２４と、前記測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８と、被測定物６の配置位置を挟んで対向する位置に設けられ第１測定光を出射する第１出射口１６ａと第２測定光を出射する第２出射口１６ｂと、反射部１４で反射した全ての参照光と被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した全ての第１測定光と第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２で反射した全ての第２測定光とを受光してその合成光の強度データを出力する受光部１８と、当該強度データに基づいて前記位置情報取得部２４から第１位置情報と第２位置情報を取得しさらに所定の演算を行う演算部２０と、を備え、
前記特定の条件が、前記強度データにおける参照光の光路長と第１測定光の光路長とが等しくなる反射点の第１位置Ｏ（Ｓ１）もしくは参照光の光路長と第２測定光の光路長とが等しくなる反射点の第２位置Ｏ（Ｓ２）での最大ピーク強度を１００％としたときに強度データにおける第１位置Ｏ（Ｓ１）及び第２位置Ｏ（Ｓ２）以外の位置のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないことであり、
上記（３）記載の原点取得ステップと記録ステップと測定ステップとを行い被測定物６の厚みｔを測距することを特徴とするレーザ測距装置５０ｃ、５１ｃを提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置によれば、比較的短時間で被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図２】レーザ照射手段の選定を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図４】本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置の使用例を示す図である。
【図５】本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明に係るレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図８】本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に本発明に係る第１の形態のレーザ測距装置５０ａを示す。尚、図１、図３〜図７中の破線はレーザ光の光路を示す。図１に示す本発明に係るレーザ測距装置５０ａは、異なる中心周波数を有し且つ後述する特定の条件を満たす２つのレーザ光（第１レーザ光、第２レーザ光）をそれぞれ出射する第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂとを有している。
【００１２】
第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂ、及び後述する第３レーザ照射手段１０ｃの種類に関しては後述する特定の条件を満たす限り特に限定はなく、ヘリウムネオンレーザやアルゴンレーザ、クリプトンイオンレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ等のガスレーザ、ルビーレーザやＹＡＧレーザ等の固体レーザ、金属レーザ、半導体レーザ等を用いることができる。この中でも周波数分布が比較的ブロードな多縦モード発振のレーザ照射手段を用いることが好ましい。尚、多縦モード発振のレーザ光とは発振するレーザ光の周波数分布がブロードなものを指し、ここでは性能や安定性、バラつき等により結果として周波数分布が広がっているものもこれに含めるものとする。従って、レーザ測距装置５０ａ、及び後述のレーザ測距装置５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃでは、高い周波数安定性や安定した発光スペクトルを有する高価なレーザ照射手段を必ずしも必要とせず、周波数や発光スペクトルの安定性が比較的劣った安価なレーザ照射手段を使用することができる。よって、使用するレーザ照射手段としては、安価な半導体レーザを用いることが特に好ましい。半導体レーザを使用することにより、レーザ測距装置５０ａ〜５１ｃの部品コストを削減することが可能となりレーザ測距装置５０ａ〜５１ｃをより安価に提供することができる。尚、使用するレーザ照射手段のうち少なくとも１つのレーザ照射手段を４００ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光領域の発振波長を有するものとすれば、レーザ光の照射位置が目視可能となり作業性の向上を図ることができる。
【００１３】
第１レーザ照射手段１０ａから出射した第１レーザ光は、第１レーザ光の光路上に設けられたミラー４ａで反射され分割部１２に向う。また、第２レーザ照射手段１０ｂから出射した第２レーザ光は、第２レーザ光の光路上に設けられたハーフミラー４ｂで反射され第１レーザ光と同一光路上を通り分割部１２に向う。
【００１４】
分割部１２としてはハーフミラーやビームスプリッタ等が用いられ、分割部１２に到達した第１レーザ光及び第２レーザ光は分割部１２の分割点で２分割される。そして、一方は参照光として反射部１４に向かい、もう一方は測定光として被測定物６の側に向う。
【００１５】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射部１４の反射点にて反射され、分割部１２を通過して受光部１８に到達する。尚、反射部１４には移動手段２２が設置されており、移動手段２２の動作により反射部１４は反射点から分割点までの距離、即ち参照光の光路長が変化する方向に移動する。
【００１６】
位置情報取得部２４は、図示しない装置制御部からの信号を受けて移動手段２２を動作させるとともに、移動手段２２の動作によって変化する反射点の位置情報を演算部２０に出力する。尚、移動手段２２としては１ステップで５〜１０ｎｍ程度移動する摺動型超音波モータ等を用いることが好ましい。また、反射部１４と反射点とは固定であり、本願では反射点の絶対位置よりも相対位置が重要であるから、反射点の位置情報は反射部１４の位置情報で間接的に代用することも可能である。
【００１７】
分割部１２で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は出射口１６から出射する。そして、図１（ｂ）に示すように、出射口１６から出射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光は被測定物６の測定点Ｓで反射され分割部１２を経由して受光部１８に到達する。
【００１８】
受光部１８は、測定点Ｓで反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光と反射点で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光とを受光して、これらの光が全て合わさった合成光の強度データを電気信号に変換し演算部２０に出力する。
【００１９】
このとき、位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点の位置を参照光の光路長が変化する方向に移動させる。参照光の光路長が変化すると参照光と測定光の光路差が変化し、これに伴って受光部１８が出力する合成光の強度データも変化する。
【００２０】
演算部２０は合成光の強度データが所定の条件を満たす場合、そのときの反射点の位置情報を位置情報取得部２４から取得した上で後述の演算を行う。
【００２１】
ここで、第１レーザ光及び第２レーザ光が満たすべき特定の条件に関して説明する。先ず、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しく光路差が存在しない場合には、どのような発振波長を有するレーザ光であってもその参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。つまり、出力電圧、温度、レーザ照射手段自体のブレなどにより、レーザ照射手段が出射するレーザ光の周波数が変化したとしても、参照光と測定光とに光路差が存在しない点ではその干渉光は明部のピークを常に維持する。反対に参照光と測定光とに光路差が存在する場合には、異なる発振波長を有するレーザ光の干渉光が同時に明部をとるような光路差の値は現実には存在しない。従って、反射点の位置と干渉光の強度との関係を模式的に示した図２（ａ）にあるように、第１レーザ光の測定光と第１レーザ光の参照光とが干渉して生じる干渉光（図２（ａ）中の（Ａ））と、第２レーザ光の測定光と第２レーザ光の参照光とが干渉して生じる干渉光（図２（ａ）中の（Ｂ））とは参照光の光路長と測定光の光路長とが等しい反射点の位置Ｏにおいて双方とも明部のピークを取り、これらの合成光（図２（ａ）中の（Ｃ））の強度は最大のピーク強度をとる。そして、第１レーザ光による干渉光（Ａ）と第２レーザ光による干渉光（Ｂ）とのピーク位置が完全に一致する点は位置Ｏ以外には存在しない。従って、これらの合成光には位置Ｏ以外に最大ピーク強度以上のピーク強度をとる位置は存在しない。
【００２２】
しかしながら、干渉光のピークの周期はレーザ光の周波数に依存するため、第１レーザ光による干渉光（Ａ）のピークと第２レーザ光による干渉光（Ｂ）のピークとが近接する場合（例えば図２中の位置Ｏ’）が存在する。干渉光（Ａ）のピークと第２レーザ光による干渉光（Ｂ）のピークとが近接している位置では、その合成光のピーク強度が最大ピーク強度に近づく可能性があり、このような場合、演算部２０が位置Ｏ’を位置Ｏと誤認識する虞がある。従って、第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂとは、参照光の光路長と測定光の光路長とが等しい反射点の位置Ｏにおける最大ピーク強度を１００％としたときに、合成光の強度データにおける位置Ｏ以外のピーク強度が最大ピーク強度の特定のパーセンテージを超えないような組み合わせを選択しなければならない。この特定のパーセンテージの値は、演算部２０が最大ピーク強度とその他のピーク強度とを判別するのに十分な値とし、例えばレーザ光を２つ使用する場合には約８０％〜９８％の範囲の値で好適には９７％であり、後述のレーザ光を３つ使用する場合には約６０％〜９７％の範囲の値で好適には９０％である。尚、このパーセンテージの値は、小さくなれば演算部２０によるピークの判別が容易となるが、レーザ照射手段の選択の自由度が減少する。また、１００％に近づけばレーザ照射手段の選択の幅は広がるが、演算部２０によるピークの判別が困難となる。尚、図２の位置Ｏ’は例であり、必ずしも位置Ｏの隣に位置Ｏ’が来るとは限らない。
【００２３】
また、レーザ照射手段が発するレーザ光は、発振特性、動作出力、装置構成、個々のバラつき等により周波数分布やその安定性が変化する。特に、安価な半導体レーザはその傾向が顕著である。また、上記の特定の条件を満たすか否かはレーザ光の中心周波数のみならず周波数分布にも左右される。従って、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂの選定は、選択した第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂをレーザ測距装置５０ａに実際に搭載して実際の使用条件で確認した上で行うことが好ましい。
【００２４】
ここで、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂの選定方法の例を説明する。尚、以後はこの特定のパーセンテージの値を９５％として説明を行うものとする。
【００２５】
先ず、選定する第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂをレーザ測距装置５０ａに搭載する。次に、図１（ａ）に示すように、出射口１６を表面が平滑なシャッタ５で塞ぐ。
【００２６】
そして、移動手段２２を動作させて反射部１４を所定の範囲内で移動させながら第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、受光部１８は反射点で反射した各参照光とシャッタ５の反射点Ｓ’で反射した各測定光を受光して、これらの合成光の強度データを出力する。
【００２７】
ここで、分割点から反射点までの距離を距離Ｌｒ（ｓ’）とし、分割点からシャッタ５の反射点Ｓ’までの距離を距離Ｌｍ（ｓ’）とし、距離Ｌｒ（ｓ’）と距離Ｌｍ（ｓ’）とが等しい反射点の位置を位置Ｏ（ｓ’）とし、第１レーザ光もしくは第２レーザ光のコヒーレンス長をＬｃとした場合、上記の反射部１４の移動範囲は位置Ｏ（ｓ’）を中心とした  Ｏ（ｓ’）±（Ｌｃ／２）  の範囲とすることが好ましい。尚、現段階では位置Ｏ（ｓ’）は高精度に特定できていないが、レーザ照射手段の選定時においては特に問題は生じない。
【００２８】
上記のようにして得られた強度データは、距離Ｌｒ（ｓ’）と距離Ｌｍ（ｓ’）とが合致する位置Ｏ（ｓ’）において最大ピーク強度をとる。また、強度データは最大ピーク強度以外にも第１レーザ光による干渉光のピークと第２レーザ光による干渉光のピークとに応じた強度のピークをとる。そして、これらの強度データのピーク強度を確認し、このうちの最大ピーク強度（位置Ｏ（ｓ’））の値を取得する。尚、最大ピーク強度の値は第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂの出力変動などにより上下する可能性がある。このような場合、この位置（位置Ｏ（ｓ’））でのピーク強度の平均値を最大ピーク強度としても良い。
【００２９】
そして、この最大ピーク強度を１００％としたときに、その他の全てのピーク強度がレーザ照射手段の出力変動を加味したとしても最大ピーク強度の９５％に満たない場合、この第１レーザ照射手段１０ａと第２レーザ照射手段１０ｂとの組み合わせを採用可能と判断する。そして、演算部２０はこのときの最大ピーク強度の９５％の値を判定基準として図示しないメモリ等に記録する。逆に、その他のピーク強度にレーザ照射手段の出力変動を含めて最大ピーク強度の９５％を超えるものが存在する場合、新たに第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂの組み合わせを選定する。
【００３０】
尚、参照光と測定光との光路差がコヒーレンス長を超えたレーザ光は干渉することはない。従って、上記の移動範囲を超えた領域では干渉光は形成されず合成光に明確なピークは出現しなくなる。よって、上記の移動範囲を超えた領域の強度データを確認する必要は無い。また、図２に示すように、干渉光のピークは位置Ｏから離れるに従ってブロードとなり、その分だけピーク強度が減少する。よって、ある程度以上の距離だけ位置Ｏから離れれば第１レーザ光による干渉光と第２レーザ光による干渉光のピーク位置が極めて近接してもそのピーク強度は最大ピーク強度の９５％に満たなくなる。よって、使用するレーザ照射手段によっては上記の移動範囲をさらに位置Ｏ（ｓ’）を中心とした前後（Ｌｃ／４）程度にまで狭めることができる。以上のレーザ照射手段の選定は、後述のレーザ測距装置５０ｂ、５０ｃでも基本的に同様である。ただし、レーザ測距装置５０ｂ、５０ｃでは上記のレーザ照射手段の選定を、第１測定光、第２測定光のうち一方を遮蔽して行うようにする。
【００３１】
また、最適な第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂの選定が困難な場合、図３（ａ）のレーザ測距装置５１ａ及び図７のレーザ測距装置５１ｂ、５１ｃに示すように、第１レーザ光及び第２レーザ光とは中心周波数の異なる第３レーザ照射手段１０ｃを設けても良い。第３レーザ照射手段１０ｃを設けることにより、第３レーザ光による干渉光が生じ、この第３レーザ光による干渉光は第１レーザ光による干渉光、第２レーザ光による干渉光と同様、位置Ｏで明部のピークをとる。しかしながら、位置Ｏ以外で第３レーザ光による干渉光、第１レーザ光による干渉光、第２レーザ光による干渉光のピークが全て近接する確率は２つのレーザ光を用いたときと比べて著しく低い。よって、第３レーザ照射手段１０ｃを設けることにより、レーザ照射手段の選定の自由度を拡げることができる。また、第３レーザ照射手段１０ｃを設けることにより、最大ピーク強度の値とその他のピーク強度の値との差が２つのレーザ光を用いたときと比べて拡大するため演算部２０によるピーク強度の識別をより容易に行うことができる。
【００３２】
尚、第３レーザ照射手段１０ｃの選定は、図２（ｂ）に示すように、第３レーザ光による干渉光（図２（ｂ）中の（Ｄ））の２つの明部のピークが、２レーザ時の最大ピーク強度の９５％を超えるピーク強度の位置（例えば図２（ａ）における位置Ｏ’）を挟むように選定することが好ましい。
【００３３】
また、３つのレーザ照射手段の選定は、第１レーザ光の中心周波数をλａ、第２レーザ光の中心周波数をλｂ、第３レーザ光の中心周波数をλｃとし、
λａ＜λｂ＜λｃ  としたときに
３×λａ＜λｃ  を満たすことを目安とすれば良い。
【００３４】
次に、本発明に係る第１の測距方法をレーザ測距装置５０ａの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有するレーザ測距装置５１ａも基本動作は全く同じである。
【００３５】
本発明に係る第１の測距方法では、予め基準点の位置情報を取得する必要がある。よって、ここでは先ずシャッタ５の反射点Ｓ’を基準点としてこの基準点の位置情報を取得する方法を説明する。尚、ここでの基準点の位置情報の取得方法は、基本的に第１の測距方法及びレーザ測距装置５０ａの動作と同等である。
【００３６】
先ず、図１（ａ）に示すように、出射口１６をシャッタ５で塞ぐ。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から出射口１６までの距離と等しい反射点の位置とすることが好ましい。次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、受光部１８は反射点で反射された各レーザ光の参照光とシャッタ５の反射点Ｓ’で反射された各レーザ光の測定光とを受光して、これらの合成光の強度データを演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させる。
【００３７】
ここで、反射点が移動して距離Ｌｒ（ｓ’）が距離Ｌｍ（ｓ’）と等しい位置Ｏ（ｓ’）となると、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ’）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ’）とが等しくなる。従って、この位置Ｏ（ｓ’）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。
【００３８】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度がレーザ照射手段の出力変動を加味した上での判定基準（ここでは、最大ピーク強度の９５％）を超えるか否かを随時モニタする。そして、反射点の位置が位置Ｏ（ｓ’）に接近して合成光の強度が判定基準を超えた場合、演算部２０は判定基準を満たす範囲内で最大の強度をとる反射点の位置、即ち最大ピーク強度をとる反射点の位置情報を位置情報取得部２４から取得して基準点の位置情報として記録する。尚、この基準点の位置は、図１（ａ）においては位置Ｏ（ｓ’）に相当する。
【００３９】
次に、被測定物６の測定点Ｓまでの距離を測定する。先ず、シャッタ５を除くとともに被測定物６を設置して第１レーザ光及び第２レーザ光の測定光を被測定物６の測定点Ｓで反射させる。これにより、受光部１８は反射点で反射された各レーザ光の参照光と被測定物６の測定点Ｓで反射された各レーザ光の測定光とを受光して、これらの合成光の強度データを演算部２０に出力する。また、位置情報取得部２４は移動手段２２を動作させ、反射点を参照光の光路長が増加する方向にさらに移動させる。
【００４０】
ここで、分割点から測定点Ｓまでの距離を距離Ｌｍ（ｓ）とし、分割点から反射点までの距離を距離Ｌｒ（ｓ）とすると、反射点が移動して距離Ｌｒ（ｓ）が距離Ｌｍ（ｓ）と等しい位置Ｏ（ｓ）に到達した時に、測定光の光路長２×Ｌｍ（ｓ）と参照光の光路長２×Ｌｒ（ｓ）とが等しくなる。従って、この位置Ｏ（ｓ）において合成光の強度は最大ピーク強度をとる。
【００４１】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度が判定基準を超えるか否かを随時モニタし、反射点の位置が位置Ｏ（ｓ）に接近して判定基準を超えると、判定基準を満たす範囲内で最大の強度をとる反射点の位置、即ち最大ピーク強度をとる反射点の位置情報を位置情報取得部２４から取得して記録する。この記録された位置情報は位置Ｏ（ｓ）の位置情報に相当する。以上が記録ステップに相当する。
【００４２】
次に、演算部２０は、基準点の位置情報（位置Ｏ（ｓ’）の位置情報）と記録ステップで得られた位置Ｏ（ｓ）の位置情報とから、基準点である出射口１６の出射点（シャッタ５の反射点Ｓ’に相当）から被測定物６の測定点Ｓまでの距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、基準点の位置情報の値をＰＯｓ’、位置Ｏ（ｓ）の位置情報をＰＯｓとし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｌｍ（ｓ）−Ｌｍ（ｓ’）＝Ｌｒ（ｓ）−Ｌｒ（ｓ’）＝ＰＯｓ−ＰＯｓ’
となる。以上が測定ステップに相当する。
【００４３】
尚、移動手段２２はモータ等の機械的なものであるから、移動手段２２の精度によっては反射点を各位置、特にピーク位置に完全に位置させることが困難な場合がある。このような場合、判定基準を超えた範囲の強度データをプロットし最大の強度となる反射点の位置を演算により算出するようにしても良い。このことは、後述の第２の測距方法、第３の測距方法でも同様である。
【００４４】
また、基準点をシャッタ５の内面とせずに、図４（ａ）に示すように、被測定物６の第１測定点Ｓ１とし、第１測定点Ｓ１の位置情報取得後に図４（ｂ）に示すように、レーザ測距装置５０ａもしくは被測定物６を平行移動させて測定光を被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射させるようにすれば、得られる距離Ｌは第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の厚み方向の距離となる。尚、この場合、第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２の位置関係を予め把握しておき、レーザ測距装置５０ａに近い側（図４の例では第１測定点Ｓ１）を基準点とし、遠い側（図４の例では第２測定点Ｓ２）を測定点とすることが好ましい。また、移動手段２２の動作方向を参照光の光路長が減少する方向とする場合には、逆にレーザ測距装置５０ａから遠い側（図４の例では第２測定点Ｓ２）を基準点とし、近い側（図４の例では第１測定点Ｓ１）を測定点とすることが好ましい。
【００４５】
次に、本発明に係る第２の形態のレーザ測距装置５０ｂを説明する。図５に示す本発明に係るレーザ測距装置５０ｂは、第１の形態のレーザ測距装置５０ａに加えて、測定光を第１測定光と第２測定光とに分割する測定光分割部２８を有している。そして、測定光分割部２８にて分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから被測定物６の側に出射する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光はミラー８で反射され第２出射口１６ｂから被測定物６の側に出射する。尚、第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差（２×Ｌｄ）は、第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長よりも長い距離とする。よって、距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長の１／２よりも長い距離となる。
【００４６】
また、本発明に係る第２の測距方法及び後述の第３の測距方法では、レーザ照射手段の選定を、第１測定光、第２測定光のうち一方を遮蔽した状態で行う。また、この第２の測距方法及び第３の測距方法での最大ピーク強度は一方の測定光が干渉しない状態のものとする。即ち、第２の測距方法及び第３の測距方法での最大ピーク強度は、第１レーザ光の第１測定光（第２測定光）による干渉光の（図２中の位置Ｏにおける）強度ピークと、第２レーザ光の第１測定光（第２測定光）による干渉光の（図２中の位置Ｏにおける）強度ピークと、後述するように光路差がコヒーレンス長を超えて一定強度となる第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光（第１測定光）の強度とが合わさったものとなる。そして、この最大ピーク強度とレーザ照射手段の出力変動範囲とに応じて判定基準の値が設定される。
【００４７】
次に、本発明に係る第２の測距方法をレーザ測距装置５０ｂの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有する図７（ａ）に示すレーザ測距装置５１ｂも基本動作は全く同じである。
【００４８】
本発明に係るレーザ測距装置５０ｂでは、予め第１測定光と第２測定光との装置内部における光路差の１／２の値である距離Ｌｄを取得する必要がある。レーザ測距装置５０ｂに好適な距離Ｌｄの取得方法は後述する。尚、距離Ｌｄの取得は測定毎に行う必要は無く、レーザ測距装置５０ｂの出荷時等に行ってメモリ等に記録しておいても良い。
【００４９】
本発明に係る第２の測距方法では、先ず、図５（ａ）に示すように、被測定物６をその第１測定点Ｓ１に第１測定光が、第２測定点Ｓ２に第２測定光が垂直に照射するように設置する。次に、反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から第１出射口１６ａまでの距離と等しい反射点の位置とすることが好ましい。
【００５０】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光とを受光し、それらの光が全て合成された合成光の強度データを演算部２０に出力する。そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が増加する方向に移動させる。
【００５１】
反射点が移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。また、距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長いから、この位置Ｏ（ｓ１）近傍では第２測定光と参照光との光路差はコヒーレンス長を超え、第２測定光が参照光及び第１測定光と干渉することはない。従って、第２測定光は一定強度の光として受光部１８に受光され、第２測定光が第１位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。そして、第２の測距方法での最大ピーク強度は一方の測定光が干渉しない状態のものとしているから、よって、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。
【００５２】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度が判定基準を超えるか否かを随時モニタし、判定基準を超えた場合、判定基準を満たす範囲内で最大の強度をとる反射点の第１位置（＝位置Ｏ（ｓ１））の位置情報を位置情報取得部２４から取得して第１位置情報として記録する。
【００５３】
次に、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２までの距離と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は同様に最大ピーク強度と略同等となる。
【００５４】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度が判定基準を超えるか否かを随時モニタし、判定基準を超えた場合、判定基準を満たす範囲内で最大の強度をとる反射点の第２位置（＝位置Ｏ（ｓ２））の位置情報を位置情報取得部２４から取得して第２位置情報として記録する。以上が第２の測距方法の記録ステップに相当する。尚、前述のように距離Ｌｄは第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長いから、この位置Ｏ（ｓ２）近傍では第１測定光と参照光との光路差はコヒーレンス長を超え、第１測定光が参照光及び第２測定光と干渉することはない。従って、第１測定光が第２位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００５５】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と予め取得されている距離Ｌｄの値とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離Ｌを算出する。距離Ｌの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌ＝Ｐｓ２−Ｐｓ１−Ｌｄ
となる。以上が第２の測距方法の測定ステップに相当する。
【００５６】
次に、第１測定光と第２測定光との装置内部における距離Ｌｄを取得する方法を説明する。尚、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は、基本的に本発明に係る第２の測距方法及びレーザ測距装置５０ｂの動作と同等である。また、以下に示す距離Ｌｄの取得方法は本発明に係るレーザ測距装置５０ｂに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。
【００５７】
先ず、図５（ｂ）に示すように、表面が平滑な平板５を、その第１測定点Ｓ１’に第１測定光が、第２測定点Ｓ２’に第２測定光が垂直に照射するように設置する。このとき、第１出射口１６ａから第１測定点Ｓ１’までの距離と、第２出射口１６ｂから第２測定点Ｓ２’までの距離とを等しくする。次に、反射部１４の反射点を起点位置よりも参照光の光路長が若干短くなる位置に位置させる。
【００５８】
そして、上記の記録ステップを行い、分割点から平板５の第１測定点Ｓ１’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の第１位置Ｏ（ｓ１’）の第１位置情報と、分割点→測定光分割部２８→ミラー８→第２測定点Ｓ２’までの距離と分割点から反射点までの距離とが等しくなる反射点の第２位置Ｏ（ｓ２’）の第２位置情報と、を記録する。
【００５９】
次に、演算部２０は、得られた第１位置情報と第２位置情報とから、距離Ｌｄを算出する。距離Ｌｄの算出方法は、例えば、第１位置情報の値をＰｓ１’、第２位置情報をＰｓ２’とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
Ｌｄ＝Ｐｓ２’−Ｐｓ１’
となる。
【００６０】
次に、図６に本発明に係る第３の形態のレーザ測距装置５０ｃを示す。第３の形態のレーザ測距装置５０ｃは被測定物６の一面側に位置する第１測定点Ｓ１と、第１測定点Ｓ１の裏面に位置する第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離を測距することで、被測定物６の厚みｔを測距するものである。従って、その構成は第１測定光と第２測定光との光学経路が異なる以外、第２の形態のレーザ測距装置５０ｂと基本的に同等である。
【００６１】
そして、レーザ測距装置５０ｃにおいては、測定光分割部２８にて分割された第１測定光は、ミラー８ａ、ミラー８ｂ、ミラー８ｃで反射され第１出射口１６ａから第２出射口１６ｂに向けて出射する。また、測定光分割部２８で分割された第２測定光はミラー８ｄ、ミラー８ｅで反射され第２出射口１６ｂから第１出射口１６ａに向けて出射する。尚、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとは対向する位置に設けられ、被測定物６はこの第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置される。そして、図６（ａ）に示すように、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に何も存在しない無測定物状態の場合には、第１出射口１６ａから出射した第１測定光は、第２出射口１６ｂから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｅ、ミラー８ｄで反射され測定光分割部２８に帰還する。また、第２出射口１６ｂから出射した第２測定光は第１出射口１６ａから再度レーザ測距装置５０ｃ内に入射してミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａで反射され測定光分割部２８に帰還する。よって、無測定物状態においては第１測定光と第２測定光とは同じ光路を互いに逆方向に進んで測定光分割部２８に帰還することとなる。従って、このときの第１測定光と第２測定光との光路長は等しくなる。尚、測定光分割部２８から第１出射口１６ａまでの第１測定光の光路長と測定光分割部２８から第２出射口１６ｂまでの第２測定光の光路長とは完全に等しくする必要は無いが、略同等として無測定物状態における第１測定光及び第２測定光の測定光分割部２８から測定光分割部２８に帰還するまでの光路（即ち、第１測定光における測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８までの光路）の中間地点Ｐ０を、第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間の中間位置近傍とすることが好ましい。
【００６２】
次に、本発明に係る第３の測距方法をレーザ測距装置５０ｃの動作とともに説明する。尚、レーザ照射手段を３つ有する図７（ｂ）に示すレーザ測距装置５１ｃも基本動作は全く同じである。
【００６３】
本発明に係る第３の測距方法では、先ず、第１測定光及び第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる反射点の位置（原点位置Ｏ）を取得して原点位置情報として記録する原点取得ステップを行う。尚、原点位置情報の取得は以下のようにして行うことが好ましい。
【００６４】
先ず、無測定物状態で反射部１４の反射点を起点位置に位置させる。ここでの起点位置は分割点から中間地点Ｐ０までの測定光の光学経路よりも若干長くなるような反射点の位置とすることが好ましい。
【００６５】
次に、この状態で第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、参照光は分割点→反射点→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第１測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ａ→ミラー８ｂ→ミラー８ｃ→第１出射口１６ａ→第２出射口１６ｂ→ミラー８ｅ→ミラー８ｄ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。また、第２測定光は分割点→測定光分割部２８→ミラー８ｄ→ミラー８ｅ→第２出射口１６ｂ→第１出射口１６ａ→ミラー８ｃ→ミラー８ｂ→ミラー８ａ→測定光分割部２８→分割点→受光部１８の光路をとって受光部１８に到達する。
【００６６】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。
【００６７】
反射点が移動して参照光の光路長と第１測定光及び第２測定光の光路長とが等しくなる原点位置Ｏに到達すると、この原点位置Ｏでは第１レーザ光の参照光と第１レーザ光の第１測定光及び第２測定光とによる干渉光と、第２レーザ光の参照光と第２レーザ光の第１測定光及び第２測定光とによる干渉光とが全て明部のピークを取る。ここで、第３の測距方法での最大ピーク強度は一方の測定光が干渉しない状態のものとしているから、この原点位置Ｏにおける合成光の強度は最大ピーク強度の約２倍のピーク強度をとる。従って、原点位置情報の取得時の判定基準もこれに応じて大きくなる。
【００６８】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度が原点位置情報の取得時の判定基準を超えるか否かを随時モニタし、原点位置情報の取得時の判定基準を超えた場合、判定基準を満たす範囲内で最大の強度をとる反射点の位置（＝原点位置Ｏ）の位置情報を位置情報取得部２４から取得して原点位置情報として記録する。以上が、原点取得ステップに相当する。尚、参照光の光路上の原点位置Ｏは、図６中の測定光の光路上では中間地点Ｐ０と対応する。
【００６９】
上記の原点位置情報の取得方法は最も高精度であり本発明に係るレーザ測距装置５０ｃに好適なものであるが、必ずしもこの方法を用いる必要は無い。尚、原点位置情報の取得は測定毎に行うことが好ましいが、さほど高精度の測定値を必要としない場合にはこの限りではない。
【００７０】
次に、図６（ｂ）に示すように被測定物６を第１出射口１６ａと第２出射口１６ｂとの間に配置する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０と重なり、且つ中間地点Ｐ０から第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と中間地点Ｐ０から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２との差が第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長の１／２の値よりも長い距離となるように配置することが好ましい。
【００７１】
ここで、被測定物６を中間地点Ｐ０と重ならないように配置すると、測定時の第１測定光の光路長もしくは第２測定光の光路長のいずれか一方が原点位置における参照光の光路長より長くなり他方が短くなる。このような場合、本願の測距方法においては移動手段２２を測定中に逆動作させて参照光の光路長を増加させる方向と減少させる方向とに移動させる必要が生じる。移動手段２２であるモータ等の機械は、一定方向に動作させる場合においては位置情報と実際の位置とに大きな差は生じないが、逆動作させるとバックラッシュが発生し位置情報と実際の位置とに誤差が生じる。被測定物６を中間地点Ｐ０と重なるように配置すれば、測定時の第１測定光の光路長と第２測定光の光路長とはいずれも原点位置における参照光の光路長より短くなり、反射部１４は原点位置から参照光の光路長を減少させる方向のみに移動すればよく、移動手段２２が逆動作する必要は無い。よって、高精度の厚み測定を行うことができる。
【００７２】
また、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差をコヒーレンス長の１／２よりも長い距離になるように配置すれば、後述の第１測定光による第１測定点Ｓ１の測定時には第２測定光は干渉せず、第２測定光による第２測定点Ｓ２の測定時には第１測定光は干渉することがない。従って、レーザ測距装置５０ｃによる被測定物６の厚みｔの測距を効率良く行うことができる。尚、被測定物６の厚みｔがコヒーレンス長の１／２よりも薄く上記の条件を満たすことができない場合、被測定物６を中間地点Ｐ０からずらして第１測定光と第２測定光との光路差をコヒーレンス長の値以上とする。この場合、移動手段２２は逆動作が必要でバックラッシュに伴う誤差が生じるが、移動手段２２に高精度のアクチュエータを用いればバックラッシュを含む繰り返し位置精度は約２０ｎｍ程度であり、要求される測定精度によっては十分に使用可能である。
【００７３】
尚、レーザ測距装置５０ｃは測定光の光学経路を図８に示すようにして、第１測定光と第２測定光の装置内部における光路差を第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれか長い方のコヒーレンス長よりも長い距離としても良い。この構成によれば、装置内部における第１測定光と第２測定光との光路差が既にコヒーレンス長よりも長く設定されているから、被測定物６の設置位置によらず被測定物６の厚みｔの測距を行うことができる。ただしこの場合、移動手段２２の逆動作が必要となる。
【００７４】
次に、第１レーザ照射手段１０ａ、第２レーザ照射手段１０ｂを動作させ第１レーザ光及び第２レーザ光を同時に照射する。これにより、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光は反射点で反射され受光部１８に到達する。また、測定光分割部２８で分割された第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光は第１出射口１６ａから出射した後、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射され、ミラー８ｃ、ミラー８ｂ、ミラー８ａ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。また、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光は第２出射口１６ｂから出射した後、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射され、ミラー８ｅ、ミラー８ｄ、測定光分割部２８、分割点を経由して受光部１８に到達する。受光部１８は、第１レーザ光及び第２レーザ光の参照光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第１測定光と、第１レーザ光及び第２レーザ光の第２測定光とを受光し、それらの光が全て合成された合成光の強度を演算部２０に出力する。
【００７５】
そして、この状態を維持しながら位置情報取得部２４が移動手段２２を動作させ反射点を反射部１４ごと参照光の光路長が減少する方向に移動させる。
【００７６】
反射点が移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第１測定点Ｓ１までの第１測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ１）に到達すると、第１測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。そして、この位置Ｏ（ｓ１）では第１測定光の第１レーザ光による干渉光と第１測定光の第２レーザ光による干渉光とが明部のピークを取り、この位置Ｏ（ｓ１）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。
【００７７】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度が判定基準を超えるか否かを随時モニタし、判定基準を超えた場合、判定基準を満たす範囲内で最大の強度をとる反射点の第１位置（＝位置Ｏ（ｓ１））の位置情報を位置情報取得部２４から取得して第１位置情報として記録する。尚、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ１）までの距離は距離Ｌ１に相当する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０から所定量ずらして配置することにより、第１測定光と第２測定光との光路差は第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長くなり、よって、この位置Ｏ（ｓ１）近傍では第２測定光は干渉せず第２測定光が第１位置情報の取得に悪影響を及ぼすことはない。
【００７８】
次に、反射点がさらに移動して分割点から反射点までの距離が分割点から第２測定点Ｓ２までの第２測定光の片道分の光路長と等しい位置Ｏ（ｓ２）に到達すると、第２測定光の光路長と参照光の光路長とが等しくなる。この位置Ｏ（ｓ２）では第２測定光の第１レーザ光による干渉光と第２測定光の第２レーザ光による干渉光とが明部のピークを取り、この位置Ｏ（ｓ２）において合成光の強度は最大ピーク強度と略同等となる。
【００７９】
演算部２０は受光部１８からの合成光の強度が判定基準を超えるか否かを随時モニタし、判定基準を超えた場合、判定基準を満たす範囲内で最大の強度をとる反射点の第２位置（＝位置Ｏ（ｓ２））の位置情報を位置情報取得部２４から取得して第２位置情報として記録する。尚、原点位置Ｏから位置Ｏ（ｓ２）までの距離は距離Ｌ２に相当する。このとき、被測定物６を中間地点Ｐ０から所定量ずらして配置することにより、第１測定光と第２測定光との光路差は第１レーザ光及び第２レーザ光のコヒーレンス長よりも長くなり、よって、この位置Ｏ（ｓ２）近傍では第１測定光は干渉せず第１測定光が第２位置情報の取得に悪影響を及ぼすこともない。以上が第３の測距方法の記録ステップに相当する。
【００８０】
次に、演算部２０は、第１位置情報と第２位置情報と原点位置情報とから、被測定物６の第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の厚み方向の距離、即ち被測定物６の厚みｔを算出する。厚みｔの算出方法は、例えば、原点位置情報をＰｏ、第１位置情報の値をＰｓ１、第２位置情報をＰｓ２とし、反射部１４が分割部１２から遠ざかるにつれ位置情報の値が増加する場合、
ｔ＝（Ｐｏ−Ｐｓ１）＋（Ｐｏ−Ｐｓ２）＝２Ｐｏ−Ｐｓ１−Ｐｓ２
となる。以上が第３の測距方法の測定ステップに相当する。
【００８１】
以上のように、本発明に係る測距方法及びレーザ測距装置は、合成光の強度を随時モニタして、そのピーク強度が最大ピーク強度と略同等となる反射点の位置情報を取得し、その位置情報に基づいて被測定物までの距離もしくは被測定物の２つの測定点間の厚み方向の距離を測距する。従って、広範囲の強度データを取得する必要が無く、レーザ光の可干渉性を利用しながら比較的短時間で高精度な測距を行うことができる。
【００８２】
尚、上記で示したレーザ測距装置５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃは本発明に好適な例であるから、参照光、測定光、第１測定光、第２測定光の光路は部分的に光ファイバで置き換えても良い他、各部の構成及び各光路等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
６      被測定物
１２    分割部
１４    反射部
１６ａ  第１出射口
１６ｂ  第２出射口
１８    受光部
２０    演算部
２４    位置情報取得部
２８    測定光分割部
５０ａ〜５０ｃ、５１ａ〜５１ｃ    レーザ測距装置
Ｓ      測定点
Ｓ１    第１測定点
Ｓ２    第２測定点
Ｌ      距離
ｔ      （被測定物の）厚み
【図１】
2011070656.tif 000003
【図２】
2011070656.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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